互联网体系结构讲义

互联网体系结构

主讲教师：李传杰互联网体系结构讲义第1页第一章

互联网概述互联网体系结构讲义第2页本章目标了解：互联网发展历史掌握：计算机网络定义和功效掌握：计算机网络分类和组成了解：互联网接入方式了解：互联网经典应用了解：下一代互联网互联网体系结构讲义第3页计算机网络形成与发展

自从计算机网络从1954年初见雏形以来，共经历了4个主要发展阶段，现在正处于第四阶段，并朝着愈加智能方向发展。◆第一阶段：计算机网络诞生◆第二阶段：分组交换计算机网络◆第三阶段：标准化计算机网络◆第四阶段：高速、综合、移动计算机网络互联网体系结构讲义第4页1.计算机网络诞生●时间：20世纪50年代初~60年代末。●主要特点：面向终端、面向最终用户。●关键技术：线路控制器、多路线路控制器、前置处理机●主要应用：MIT林肯试验室为美国空军设计SAGE半自动化地面防空系统，美国航空企业与IBM共同研制SABRE-1飞机订票系统。互联网体系结构讲义第5页1946年世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生时，计算机技术与通信技术并没有直接联络。1954年出现了“线路控制器”使更多人能够使用计算机。20世纪60年代初，出现了“多重线路控制器”和“前置处理机”。互联网体系结构讲义第6页2.分组交换网络●时间：20世纪60年代末~70年代中后期●主要特点：资源共享、分散管理、分组交换、采取专门通信控制处理机、分层网络协议。●关键技术：分组交换

●主要应用：Internet前身——ARPANET互联网体系结构讲义第7页分组交换互联网体系结构讲义第8页3.标准化网络●时间：20世纪70年代后期~90年代初。●主要特点：开放、标准化。●关键技术：OSI网络层次模型●主要应用：Internet互联网体系结构讲义第9页传输层网络层数据链路层物理层会话层表示层应用层传输层网络层数据链路层物理层会话层表示层应用层传输数据接收数据网络传输介质互联网体系结构讲义第10页1983年，ARPA和美国国防部通信局研制成功了用于异构网络TCP/IP协议。1986年，美国国家科学基金会（NationalScienceFoundation，NSF）利用ARPAnet发展出来TCP/IP通讯协议，在5个科研教育服务超级电脑中心基础上建立了NSFnet广域网。互联网体系结构讲义第11页4.高速、移动综合网络●时间：20世纪90年代至今●主要特点：高速、综合性、移动。●关键技术：宽带技术、WWW●主要应用：Internet、移动互联互联网体系结构讲义第12页5.下一代网络●时间：正在进行时●主要特点：智能化、综合化●关键技术：软交换、IPv6、光通信、NGN（NextGenerationNetwork）●主要应用：新一代因特网、网格计算互联网体系结构讲义第13页互联网在中国发展1987年，我国经过拨号线路与国际互联网（Internet）连通电子邮件服务，实现了与欧洲及北美地域电子邮件通信功效。钱天白教授发出我国第一封电子邮件“AcrosstheGreatWallwecanreacheverycornerintheworld.”，揭开了中国人使用Internet序幕。1990年11月28日，钱天白教授代表中国正式注册登记了中国顶级域名CN。而且从此开通了使用中国顶级域名CN国际电子邮件服务，从此中国网络有了自己身份标识。互联网体系结构讲义第14页1992年6月，在日本神户举行INET’92年会上，中国科学院钱华林研究员约见美国国家科学基金会国际联网部责任人，第一次正式讨论中国连入Internet问题，但被通知，因为网上有很多美国政府机构，中国接入Internet有政治障碍。

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1993年3月2日，中国科学院高能物理研究所租用AT&T企业国际卫星信道接入美国斯坦福线性加速器中心（SLAC）64K专线正式开通。专线开通后，美国政府以Internet上有许多科技信息和其它各种资源，不能让社会主义国家接入为由，只允许这条专线进入美国能源网而不能连接到其它地方。尽管如此，这条专线仍是中国部分连入Internet第一根专线。专线开通后，国家基金委大力配合并投资30万元，使各个学科重大课题责任人能够拨号连入高能所这根专线，几百名科学家得以在国内使用电子邮件。

互联网体系结构讲义第16页1994年4月20日，中国国家计算与网络设施NCFC工程经过美国Sprint企业连入Internet64K国际专线开通，实现了与Internet全功效连接。从此中国被国际上正式认可为真正拥有全功效Internet国家。互联网体系结构讲义第17页到1996年底，中国互联网已形成了四大主流网络体系，分别归属于国家指定4个部级互联管理单位：中科院、国家教委、邮电部和电子部。这四大主流网络体系分别为：中国公用计算机互联网（CHINANET）中国教育科研网（CERNET）中国科技网（CSTNet）中国金桥信息网（CHINAGBN）互联网体系结构讲义第18页中国互联网络信息中心（ChinaInternetNetworkInformationCenter，简称CNNIC）是经国家主管部门同意，于1997年6月3日组建管理和服务机构，行使国家互联网络信息中心职责。互联网体系结构讲义第19页计算机网络定义

1.计算机网络定义

计算机网络是一个将处于不一样地理位置且相互独立计算机或设备，经过通信介质和网络设备按照特定网络协议相互连接起来，利用网络操作系统进行管理和控制，从而实现信息传输和资源共享一个信息系统。互联网体系结构讲义第20页计算机网络系统组成

计算机网络=资源子网+通信子网

1.资源子网硬件资源（主机、终端、I/O设备等）、软件资源、数据资源等，负责全网数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和网络服务。

2.通信子网传输介质（电缆、光纤、无线电波等）、通信设备（交换机等），负担全网数据传输、转接、加工和变换等通信处理工作。互联网体系结构讲义第21页计算机网络系统组成通信子网完成信息分组传递工作，每个通信节点含有存放转发功效。资源子网包含全部由通信子网连接主机，向网络提供各种类型资源。互联网体系结构讲义第22页网络分类

按照地理范围分类按照管理方式分类按照数据传输方式分类按照拓扑结构分类互联网体系结构讲义第23页按照地理范围分类局域网（localareanetwork

，

LAN）；城域网（metropolitanareanetwork

，

MAN）；广域网（wideareanetwork，WAN）。互联网体系结构讲义第24页局域网主要特点短距离：0.1~25km，能够是一个建筑物内、一个校园内或办公室内。高速率：4Mbps~10Gbps，从早期4Mbps、十兆、百兆发展到现在千兆、万兆，而且现在还在不停向前发展。高可靠：因为距离很近，传输相当可靠，有极低误码率。低成本：相对于城域网、广域网来说，局域网架设成本是很廉价。互联网体系结构讲义第25页广域网主要特点长距离：地理范围从几十公里到几千公里，是跨越城市，甚至是联通全球远距离连接。低速率：普通情况下，广域网传输速率是以Kbps为单位。伴随技术发展，传输速度能到达Mbps，当然费用也大大提升了。高成本：相对于城域网、局域网来说，广域网架设成本是很昂贵。通信子网主要使用分组交换技术。互联网体系结构讲义第26页城域网主要特点城域网是介于广域网与局域网之间一个高速网络；城域网设计目标是要满足几十公里范围内大量企业、机关、企业多个局域网互连需求；实现大量用户之间数据、语音、图形与视频等各种信息传输功效；城域网在技术上与局域网相同。互联网体系结构讲义第27页

局域网与广域网局域网（LAN）与广域网（WAN）互联网体系结构讲义第28页按照管理方式分类互联网体系结构讲义第29页按照管理方式分类对等网(工作组)

通常是由极少几台计算机组成，现在普通都称之为工作组，工作组采取分散管理方式，因为账号存放在每台主机上，相同配置工作需要在每台主机上重复进行，所以工作量较大，不适合大型网络管理.客户机/服务器网(域)

通常应用于大型网络中，采取集中管理方式，现在普通称之为域，在域中用户账号统一存放在域控制器上，管理员能够在DC上经过组策略对账号权限进行设置，而不需要在每台机器上都设置一遍，大大减轻了管理人员负担。适合大型网络管理。互联网体系结构讲义第30页按照数据传输方式分类广播网络(BroadcastingNetwork)

网络中计算机或设备经过一条共享通信介质进行数据传输，全部节点都会收到任何节点发出数据信息。这种传输方式主要应用于局域网中。广播网络中有三种传输类型：单播、组播和广播。点对点网络(PointtoPointNetwork)

网络中计算机或设备经过单独链路进行数据传输，而且两个节点间都可能会有多条单独链路。这种传输方式主要应用于广域网中。互联网体系结构讲义第31页广播网络三种类型互联网体系结构讲义第32页点对点网络互联网体系结构讲义第33页拓扑结构拓扑学是几何学一个分支，拓扑学首先把实体抽象成与其大小、形状无关点，将连接实体线路抽象成线，进而研究了点、线、面之间关系;计算机网络拓扑是经过网中结点与通信线路之间几何关系表示网络结构，反应出网络中各实体间结构关系;计算机网络拓扑主要是指通信子网拓扑构型;拓扑设计对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。互联网体系结构讲义第34页网络拓扑图作用工程施工依据日后维护资料互联网体系结构讲义第35页按照拓扑结构分类

总线型拓扑结构星型拓扑结构环形拓扑结构

互联网体系结构讲义第36页总线型拓扑结构优点：布线轻易缺点：网络稳定性差、故障诊疗困难互联网体系结构讲义第37页星型拓扑结构优点：整体可靠性高、故障诊疗轻易。缺点：所需电缆多、整个网络依赖中央结点。互联网体系结构讲义第38页环形拓扑结构优点：所需电缆较少、适合用于光纤。缺点：整体可靠性差、故障诊疗困难。互联网体系结构讲义第39页混合型拓扑结构（网状）提供了网络冗余路径，假如一条线路出现问题，另一条线路就接过通信，网络继续使用。互联网体系结构讲义第40页树型PCsServerHubPCsServerHubPCsServerHubPCsServerHubPCsServerHubRouter互联网体系结构讲义第41页网络拓扑图分析互联网体系结构讲义第42页互联网体系结构讲义第43页计算机网络组成计算机网络是由两个或多个计算机经过特定通信模式连接起来一组计算机，完整计算机网络系统是由网络硬件系统和网络软件系统组成。互联网体系结构讲义第44页计算机网络硬件组成网络服务器网络工作站网络适配器（网卡）连接线（传输介质）通信连接设备（Modem、交换机、路由器等）互联网体系结构讲义第45页计算机网络软件组成网络操作系统（NetworkOperatingSystem，NOS）：Windows、UNIX和LINUX等。网络协议：TCP/IP、IPX/SPX、NetBEUI等。应用服务软件：LotusNotes、MicrosoftExchangeServer等。互联网体系结构讲义第46页互联网接入方式ISDN接入ADSL接入CableModem接入局域网接入互联网体系结构讲义第47页ADSL接入互联网体系结构讲义第48页互联网经典应用WWWE-mailFTPTelnetBBS互联网体系结构讲义第49页下一代互联网特点更加快：最少是10Mbps接入更大：采取IPv6，总地址数到达2128次方更安全：能够有效控制，预防黑客、病毒泛滥更及时：处理服务质量确保问题更方便：应用更方便、简单互联网体系结构讲义第50页下一代互联网在中国发展，由清华大学、北京大学、北京航空航天大学和北京邮